供需视角下中国动力电池梯次利用现状及展望

李 珊

（北京市电子科技情报研究所，北京 100009）

近年来，中国新能源汽车产业飞速发展，前期装载的动力电池已基本走完阶段性生命周期，动力电池大规模退役时代已经来临。中国电动汽车百人会报告预测，2020—2022年，国内动力电池累计退役量将达到90.5 GW·h[1]。废旧动力电池含有大量重金属，如果仅采用填埋、焚烧等普通垃圾处理方式，将对生态环境造成极大危害；而采取梯次利用或拆解再生利用等回收方式，则能够延长动力电池寿命，降低动力电池成本，为社会创造更多经济价值。因此，如何安全高效地实现动力电池大规模回收利用是当前需要解决的重要问题。广泛用于新能源汽车的磷酸铁锂电池由于金属含量小，通过报废拆解获得的经济收益难以覆盖其回收成本，不适宜直接拆解回收，因后期循环寿命长，安全性能高，其在梯次利用领域具有巨大的市场潜力。

1 梯次利用市场供需现状分析

1.1 市场需求现状分析

退役动力电池梯次利用的领域广泛，其可作为通信基站备用电源，可作为储能材料进行谷电峰用，还能用于低速电动车等场景。通信基站备电是最适合应用退役动力电池的领域。与广泛使用的铅酸电池相比，梯次利用电池在能量密度、循环寿命、高温性能等方面都具备明显优势。根据生态环境部统计，2020年中国基站备用电池需求量为14.4 GW·h，2021年达到21.2 GW·h。

电力系统储能为梯次利用提供大规模应用空间，目前已有不少成功案例。根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）全球储能项目库的统计，截至2020年底，中国已投运各类电化学储能电站中，锂离子电池的累计装机规模最大，占电化学储能装机规模的88.8%，达到2.91 GW·h[2]。根据CNESA、前瞻产业研究院联合发布的《储能产业研究白皮书2021》，中国电化学储能电站累计装机规模如图1 所示。

图1 中国电化学储能电站累计装机规模

低速电动车涵盖电动自行车、电动摩托车、四轮低速电动车等多种场景，中国在这一领域具有庞大的市场规模。就电动自行车而言，2020年中国两轮电动车销量达4 760 万辆，市场规模达1 046 亿元，且随着新国标过渡期限的临近和共享电动自行车团体运营政策的发布，市场上低端品牌逐渐被淘汰，单价较高的品牌投放量会大幅增加，2022年市场规模可达1 443 亿元[3]。据估计，2021年两轮电动车对锂电池的需求达到25.5 GW·h[4]。

综上，多应用场景下，中国对梯次电池的市场需求不容小觑，巨大市场所撬动的产业规模使梯次利用产业未来前景可期。

1.2 市场供给现状分析

梯次利用电池供给量可以分为可供给空间和实际供给量。目前，中国退役动力电池梯次利用可供给空间庞大，研究报告显示，按照当前发展水平，预计2025年来自中国电动汽车的梯次利用电池电量将超过32 GW·h，可以满足全国5G 通信基站的备用电源需求[5]。即便如此，与庞大的市场需求相比，梯次利用电池的可供给空间目前仍有较大差距。根据招商证券股份有限公司发布的《锂动力电池回收及梯次利用深度报告》，中国动力电池可梯次利用量预测结果如图2 所示。

图2 中国动力电池可梯次利用量预测（单位：GW·h）

当前，梯次利用电池实际供给情况不容乐观。2014年，中国新能源汽车开始进入快速增长期，第一批规模化车用动力电池以成本较低且适合梯次利用的磷酸铁锂电池为主。2019年，全国回收废旧锂电池共12.9 万t，其中用于再生利用的电池占全年回收总电池量的96.7%，而用于梯次利用的电池仅为3.3%[6]，不足万吨。

由此可见，中国退役动力电池梯次利用率偏低，梯次利用电池实际供给过少，与市场需求相去甚远，存在供需严重不匹配的情况。

2 梯次利用政策供给分析

为提早布局应对新能源汽车动力电池退役潮，提高退役动力电池梯次利用管理水平，保证梯次利用产品质量，促进梯次利用产业健康有序发展，近年来，国家相关部门出台多项措施支持退役动力电池梯次利用体系发展，如表1 所示。

表1 动力电池梯次利用相关政策

自2014年新能源汽车在国内规模化推广应用开始，国家相继出台政策对动力电池回收源端进行责任划定，一方面明确汽车生产企业和电池生产企业为动力电池回收利用责任主体，要求电池生产企业按照国家统一编码标准要求对所生产动力电池产品进行编码，汽车生产企业建立溯源管理及动态监控体系，将报废的动力电池移交至综合利用企业；另一方面鼓励汽车生产企业、电池生产企业与综合利用企业多方协作，共建回收利用网络。

2018年以来，随着第一批大规模车用动力电池退役期来临，梯次利用迫在眉睫，为着力解决当前行业痛点问题，政策不断细化并密集出台。在回收阶段，进一步明确梯次利用电池回收服务网点建设、作业以及安全环保要求，拓宽回收渠道，降低回收成本；在梯次利用阶段，对梯次利用企业的厂区条件、技术设备、溯源能力等方面提出要求，提高行业进入门槛，保证产品质量。2021年出台的《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》是针对梯次利用领域的首部专项文件，对梯次利用企业要求、梯次产品质量以及回收利用规范做出了明确规定。

票据价格指数指对票据利率进行采样并计算出来的用于衡量票据市场价格波动的指数。[7]以票据价格指数为基础进行衍生品交易的方式开展风险对冲，或者开展做空交易，为持有大量票据的票据市场参与者提供了对抗利率风险的选择。目前市场上已经存在的票据价格指数由于区域的集中性和数据提供的单一性，暂无法作为全国性票据价格指数衍生品的依据。依据票交所数据所编制的票据价格指数可以涵盖全国范围，具有权威性，在交易方式上可以类比股票指数期货。票据市场参与者可利用票据价格指数衍生品进行套期保值，规避利率风险。

整体来看，国家层面对退役动力电池梯次利用的重视度不断提高，相关专项规定也在逐步完善，这对于行业未来规模化可持续发展具有重要作用。但不可否认的是，梯次利用行业是新兴产业，相关制度的建立仍在起步阶段，政策供给方面仍欠缺细则制定，比如，产线流程及产品规格标准等还需要进一步明确；另外，前期政策出台到落实仍需要一定时间，目前已经或即将退役的动力电池尚难以适用，对其进行梯次利用仍具备较大难度。

3 梯次利用供需不平衡的原因

梯次利用产业作为新能源汽车飞速发展背景下的新兴衍生产业，无论是技术手段、产业生态还是配套政策，都不够成熟，造成市场培育阶段难以避免的供需失衡状态[7-8]。下面从微观、中观和宏观等角度分析具体原因。

3.1 关键技术与工艺水平不足

目前，中国在退役动力电池的一致性评估、剩余寿命预测、电池拆解和电芯分选重组等关键技术上发展仍不成熟。同时，整车企业所采用的电池系统设计各不相同，无法采用同一套拆解流水线，自动化程度低，导致成本居高不下。关键技术与工艺水平有限成为制约中国动力电池梯次利用产业高效发展的重要原因。

3.2 缺乏创新有效的商业模式

新能源汽车企业、动力电池企业、梯次利用企业、再生回收企业等作为梯次利用参与主体，由于所处产业链位置和动力电池资产所有权形式的差异，其在开展梯次利用业务时面临的问题和所需承担的回收责任有所不同，适宜采用的商业模式并不一致。多数企业缺乏创新有效的商业模式，可持续的回收利用难以为继，可观的收益率难以实现，无利可图导致很多退役电池未能进入梯次利用市场。

3.3 上下游协同性差

从退役动力电池回收利用的角度来看，整个产业链分为生产环节、梯次利用环节和再生环节[9-10]。目前，三个环节相对孤立，未能产生良好的协同效应。生产环节缺乏便于回收利用的标准化电池设计，梯次利用环节忽视梯次利用后电池的有序回收，给再生环节带来不便。各环节信息数据共享不畅也给梯次利用增加了更多难度。

3.4 制度法规与行业标准不健全

一方面，长期以来，梯次利用企业准入条件不明确、激励制度与监管执法力度不足导致大量废旧电池流入非正规回收渠道，梯次利用电池不规范拆解使用等问题难以规避，柠檬市场（次品市场）形成使得优质梯次产品不易获利。另一方面，动力电池模组标准不统一，生产者责任制度和动力电池溯源制度尚未完善并彻底落实，动力电池全生命周期管理缺失加剧了市场乱象，也增加了梯次利用的难度与成本。

4 梯次利用成功案例分析

上文从产业和政策角度分析了中国动力电池梯次利用现状及供需失衡原因，虽然市场培育并非一蹴而就，但梯次利用产业前景明朗，目前已经有一批优秀企业结合自身实际，创新技术手段与商业模式，以卓有成效的实践经验为行业发展树立标杆。

4.1 格林美——统筹供给与需求，兼具技术与模式创新的第三方梯次利用巨头

格林美股份有限公司（简称格林美）目前已建成废旧电池与动力电池大循环产业链，是世界领先的废旧电池循环利用基地。格林美旗下有三家全资子公司入选《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件（2019年本）》的再生利用、梯次利用企业名单，共可实现年拆解产能20 万t、梯次利用产能1.5 GW·h。2020年，格林美动力电池回收量占中国市场报废量的比重达30%，梯次利用电池在国内市场的占比也达到30%。格林美在退役动力电池回收利用领域的龙头地位得益于对市场供给和需求的统筹兼顾，不断精研自身技术，探索创新商业模式。

在技术研发方面，格林美重视梯次利用关键技术创新，通过自主研发废旧动力电池智能化拆解、无损快速检测与分级应用、异构重组技术装备，实现自动化上料、拆解与分拣，实现梯次利用的安全与均衡控制。目前，格林美主导、参与标准研究近30 项，申请相关专利320余项，其中20余项核心专利已在欧洲、美国、日本、韩国等地区获得授权。

在产品市场方面，格林美建成荆门、武汉、无锡、天津、宁波、深汕（特别合作区）等六大动力电池综合利用中心，目前已成功开发出多类别整包级动力电池梯次产品，其可广泛应用于市政路灯、工程机械、低速车、高空车、驻车空调等梯次利用场景二级市场。

在商业模式方面，格林美作为第三方梯次利用企业，在依托自身多年积累的动力电池材料再制造领先优势的同时，探索新型商业模式，积极参与国内外产业链协作，与全球280 余家汽车厂和电池厂签署协议，建立废旧电池全球回收利用网络体系，打通上下游合作关系，成功打造“废旧电池回收—原料再造—材料再造—电池包再造—再使用—梯级利用”的全生命周期循环价值链。

4.2 中国铁塔——从需求端切入，牵头实现梯次利用商业化突破的领军者

作为基站用储能电池消费大户，中国铁塔股份有限公司（简称中国铁塔）对梯次利用电池有着大宗稳定的需求。尤其对于高密度设置的5G 基站来说，在储能电池参与削峰填谷的情况下，充放电次数大幅增加，磷酸铁锂电池的低全周期成本将得以发挥。随着5G 基站建设进程加快，梯次利用电池需求空间将进一步释放。经过两年多试点的跟踪测试，中国铁塔充分验证了梯次利用安全性和技术经济性可行，并于2018年正式对外公布，原则上不再采购铅酸电池，逐步通过梯次利用电池替代。2017—2020年中国铁塔基站站址数如图3 所示。

图3 2017—2020年中国铁塔基站站址数（单位：个）

中国铁塔每年需要电池约25 GW·h，面对巨大的需求缺口，为更好更快实现梯次利用电池在基站中适配，近年来，中国铁塔一方面积极与汽车生产企业、动力电池企业、梯次利用企业、再生企业以及研究机构开展合作，在梯次产品设计、研发、生产和应用等环节建立相关标准，提高产业效率；另一方面通过与产业链上下游企业共建共享回收网络，控制梯次利用电池购置成本。中国铁塔在梯次利用电池监控管理、物流体系及维护保障等方面具有天然优势。尤其是电池监控方面，中国铁塔已启动建设梯次利用电池全生命周期管理平台，依托其全国最大的“无线互联网+物联网”体系，实现对梯次利用电池的溯源、监控和回收交易管理，保障梯次利用电池的运行安全性。

截至2020年3月，中国铁塔累计使用的梯次利用备用电源规模达5.5 GW·h。自2015年开始探索动力电池回收及循环利用以来，中国铁塔已成为带头实现中国退役动力电池梯次利用商业化突破的领军企业。根据规划，中国铁塔将在储能应用、移动发电等领域创新商业模式，不断拓展，持续提升价值创造能力。

5 结论

针对动力电池梯次利用产业的供需不平衡现状，国家正在不断完善政策供给，一方面加大重视度，将退役动力电池回收利用作为重点任务进行部署，另一方面通过健全相关制度和配套措施来支撑产业发展。借政策东风，国内涌现出一批梯次利用明星企业，在技术研发、商业模式、产业协作等方面为行业做出重要示范。但仍需注意的是，对于尚处于起步阶段的梯次利用产业来说，道阻且长，未来可持续发展需要多方协作，多措并举。

一是制度为先。一方面，加快健全生产者责任延伸制度，完善动力电池全生命周期溯源管理体系，出台市场准入规定、产线流程要求及产品规格标准，为行业健康规范发展提供制度保障；另一方面，地方层面应因地制宜细化政策，加大对技术研发的资金支持力度，落实回收利用环节的奖惩措施，维护梯次利用市场秩序，扩大梯次利用市场规模。

二是生态为重。通过建立产业联盟等手段，将行业内多种资源有效整合，打通动力电池生产环节、梯次利用环节和再生环节的循环渠道，实现各环节信息数据共享，打造具有整体性、竞合性、开放性与丰富性的梯次利用产业生态，以良好的产业协同来实现循环经济。

三是企业为本。对于梯次利用企业来说，应着重提升自身核心竞争力，在关键技术方面加大自主创新与研发力度，努力在动力电池安全性评估、剩余寿命预测以及拆解重组等技术难题上做出成果；对于上下游企业来说，应积极承担应尽责任，准确把握自身需求，探索和创新商业模式，建立行业间的良性合作关系，实现多赢。